В сложной биологии вторичная структура нуклеиновых кислот основана на стековых взаимодействиях между отдельными полимерами нуклеиновых кислот или между двумя полимерами. Эта структура часто влияет на функцию генов в организмах, особенно во время транскрипции и трансляции. Недавние исследования показали, что понимание того, как пары водородных связей связывают различные нуклеотиды, имеет решающее значение для идентификации конкретных участков генов. р>
Вторичную структуру нуклеиновых кислот можно разделить на спиральные структуры и различные кольцевые структуры. К общим структурам относятся стебельно-петлевые структуры и псевдоузлы. р>
Основные понятия
<р>
В молекулярной биологии два комплементарных нуклеотида, соединенных водородными связями, называются парами оснований. Правильное спаривание этих пар оснований происходит благодаря водородным связям. Понимание основных правил спаривания имеет решающее значение для конструкции и функционирования нуклеиновых кислот. Например, в ДНК аденин (А) обычно соединяется с тимином (Т), а гуанин (G) соединяется с цитозином (С). В РНК тимин заменен на урацил (U).
р>
Гибридизация нуклеиновых кислот
<р>
В процессе гибридизации комплементарные основания спариваются, образуя структуру двойной спирали. Однако эти водородные связи относительно слабы и могут быть легко разрушены под воздействием температуры, ферментов или физических сил. Определенные основания также будут иметь более высокие температуры плавления, а последовательности, богатые AT, легче разделить, чем последовательности, богатые CG. Это особенно важно в промоторных областях многих генов.
р>
Водородные связи являются важной частью вторичной структуры, и их соответствующее геометрическое соответствие определяет, какие стабильные пары будут возникать. р>
Вторичная структура мотивации
<р>
Вторичную структуру нуклеиновых кислот можно в основном разделить на спирали (непрерывное спаривание оснований) и различные петли (неспаренные нуклеотиды, окруженные спиралями). Например, хорошо известная структура «стебель-петля» является представителем этой вторичной структуры, которая встречается во многих молекулах РНК и выполняет важные функции в биологической активности.
р>
Важность псевдоструктуры
<р>
Псевдоузел — уникальная вторичная структура, состоящая из двух стебельчатых петель. В этих сложных структурах основания одной части стебля могут быть зажаты между двумя частями другого стебля, образуя непредсказуемые структуры. Эти псевдоузлы играют важную роль во многих критических биологических процессах. Например, компонент РНК человеческой теломеразы содержит критический псевдоузел.
р>
Предсказание вторичной структуры
<р>
Современные методы прогнозирования часто опираются на термодинамические модели ближайшего соседа, а алгоритмы динамического программирования широко используются для прогнозирования вторичной структуры нуклеиновых кислот. Эти методы позволяют найти наиболее вероятную структуру с низкой свободной энергией для заданной последовательности оснований, что помогает анализировать функцию некодирующей РНК.
р>
Вторичная структура многих молекул РНК имеет решающее значение для правильного функционирования, даже помимо фактической последовательности. р>
Определение вторичной структуры
<р>
Вторичная структура РНК часто определяется атомными координатами, полученными с помощью рентгеновской кристаллографии. Современные методы, такие как 3DNA/DSSR и MC-аннотация, способны эффективно выполнять эту задачу. С развитием технологий исследования структуры нуклеиновых кислот продолжают углубляться, способствуя перекрестной интеграции биологии и физики.
р>
<р>
По мере того, как мы глубже погружаемся в язык генов, в основе нашего понимания лежат детали и структура, особенно роль водородных связей. Можем ли мы представить, как будущие технологии преобразуют эти биологические знания, чтобы раскрыть тайны жизни?
р>